Ростові показники, врожайність та вміст проліну двох місцевих сортів чорного рису, опромінених гамма-променями для підвищення посухостійкості
Анотація
Одним із критичних наслідків зміни клімату для сільськогосподарського середовища є стрес від посухи. Метою дослідження було визначити ріст, урожайність та вміст проліну у чорного рису місцевого сорту Бантул, мутанта Бойолалі М2 за різних доз гамма-опромінення та вміст проліну у мутанта М3 під час посушливого стресу. В експерименті використовувався повністю рандомізований дизайн (CRD) з факторною дозою гамма-опромінення (0 Гр, 100 Гр, 200 Гр і 300 Гр), що застосовувався як на рисових полях, так і в поліетиленових мішках для спостереження і порівняння росту, врожайності та вмісту проліну в рослинах чорного рису з контрольною обробкою (0 Гр). Результати лабораторних досліджень показали, що сорти Бойолалі і Бантул, опромінені в дозах 100 Гр і 200 Гр, мали найвищий вміст проліну, який збільшився в умовах стресового впливу посухи в обох сортах. При дозі 100 Гр середня висота рослин і кількість продуктивних стебел чорного рису сортів Бойолалі і Бантул були найвищими, а різноманітність двох місцевих сортів при цій дозі була вищою, ніж при інших дозах опромінення. Застосування доз гамма-опромінення 100 Гр і 200 Гр на сорті Бойолалі суттєво вплинуло на характер довжини волоті та кількість насінин у волоті. Для сорту Бантул довжина волоті та кількість насінин у волоті при дозі опромінення 200 Гр суттєво відрізнялися. Зроблено висновок, що зменшена кількість гамма-опромінення може покращити ріст, врожайність та вміст проліну в чорному рисі сорту М2
Ключові слова
функціональні продукти харчування; рослина рис; водний стрес; сільське господарство; зміна клімату
[1] Agustia, F.C., Rosyidah, S., Subardjo, Y.P., Ramadhan, G.R., & Betaditya, D. (2019). Formulation of flakes made from mocaf-black rice-tapioca high in protein and dietary fiber by soy and jack bean flour addition. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 255, article number 012019. doi: 10.1088/17551315/255/1/012019v.
[2] Aini, N., Dwiyanti, H., & Salamah, M. P. (2023). Antioxidants and in vitro starch digestibility of coloured rice, and its effect on blood sugar and malonaldehyde in streptozotocin-nicotinamide-induced diabetic rats. International Food Research Journal, 30(3), 723-735. doi: 10.47836/ifrj.30.3.15.
[3] Aly, A.A., Maraei, R.W., & Ayadi, S. (2018). Some biochemical changes in two Egyptian bread wheat cultivars in response to gamma irradiation and salt stress. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 24(1), 50-59.
[4] Asis, Ardiansyah, R., & Jaya, R. (2021). Growth response and productivity of two rice varieties (Oryza sativa L.) on mechanical and manual cultivation systems. Jurnal Agronomi Indonesia, 49(2), 147-153. doi: 10.24831/jai. v49i2.35918.
[5] Begna, T. (2021). Role and economic importance of crop genetic diversity in food security. International Journal of Agricultural Science and Food Technology, 7(1), 164-169. doi: 10.17352/2455-815X.000104.
[6] Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_030#Text.
[7] Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora. (1979, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_129#Text.
[8] Dama, H., Aisyah, S.I., Dewi, A.K., & Sudarsono, S. (2020). Response of stomatal density and chlorophyll content of rice (Oryza sativa L.) mutants to drought tolerance. Scientific Journal of Isotope and Radiation Applications, 16(1), 1-6. doi: 10.17146/jair.2020.16.1.5689.
[9] Darmawan, R.T., & Damanhuri, D. (2019). Genetic diversity of black rice (Oryza sativa L.) M2 population resulting from Colchicine mutation. Journal of Crop Production, 7(2), article number 2.
[10] Erythrina, E., Anshori, A., Bora, C.Y., Dewi, D.O., Lestari, M.S., Mustaha, M.A., Ramija, K.E., Rauf, A.W., Mikasari, W., Surdianto, Y., Suriadi, A., Purnamayani, R., Darwis, V., & Syahbuddin H. (2021). Assessing opportunities to increase yield and profit in rainfed lowland rice systems in Indonesia. Agronomy, 11(4), article number 777. doi: 10.3390/agronomy11040777.
[11] Furlan, A.L., Bianucci, E., Giordano, W., Castro, S., & Becker D.F. (2020). Proline metabolic dynamics and implications in drought tolerance of peanut plants. Plant Physiology and Biochemistry, 151, 566-578. doi: 10.1016/j. plaphy.2020.04.010.
[12] Gaur, A.K., Singh, I., Singh, S., & Reddy, K.S. (2018). Studies on effect of gamma ray doses on germination in pigeonpea [Cajanus cajan (L.) Millspaugh] under laboratory and field conditions. International Journal of Chemical Studies, 6(4), 1975-1977.
[13] Handayani, T., & Kurniawan, H. (2018). Response and selection of potato plants to drought. Journal of Horticulture, 28(2), 163-174.
[14] Hanifah, W.N., Parjanto, Hartati, S., & Yunus, A. (2020). The performances of M4 generation of Mentik Susu rice mutants irradiated with gamma-ray. Biodiversitas, 21(9), 4041-4046. doi: 10.13057/biodiv/d210915.
[15] Hemon, A.F., Syarifinnur, Ujianto, L., & Sumarjan. (2020). Tolerance test of gamma-irradiated peanut strains to polyethylene glycol solution. Agrotropika Journal, 17(2), 81-85. doi: 10.23960/ja.v17i2.4286.
[16] Hong, M.J., Kim, D.Y., Jo, Y.D., Choi, H.I., Ahn, J.W., Kwon, S.J., Kim, S.H., Seo, Y.W., & Kim, J.B. (2022). Biological effect of gamma rays according to exposure time on germination and plant growth in wheat. Applied Science, 12(6), article number 3208. doi: 10.3390/app12063208.
[17] Huang, M., Shan, S., Cao, J., Fang, S., Tian, A., Liu, Y., Cao, Y., Yin, X., & Zou, Y. (2020). Primary-tiller panicle number is critical to achiving high grain yields in machine-transplanted hybrid rice. Scientific Reports, 10, article number 2811. doi: 10.1038/s41598-020-59751-4.
[18] Mai, W., Abliz, B., & Xue, X. (2021). Increased number of spikelets per panicle is the main factor in higher yield of transplanted vs direct-seeded rice. Agronomy, 11(12), artile number 2479. doi: 10.3390/agronomy11122479.
[19] Meena, M., Divyanshu, K., Kumar, S., Swapnil, P., Zehra, A., Shukla, V., Yadav, M., & Upadhyay, R.S. (2019). Regulation of L-proline biosynthesis, signal transduction, transport, accumulation and its vital role in plants during variable environmental conditions. Heliyon, 5(12), article number e02952. doi: 10.1016/j.heliyon.2019. e02952.
[20] Nandariyah, Sukaya, Pujiasmanto, B., & Chasanah, U. (2021). The yield of three promising lines cempo ireng black rice M7 generation from gamma-ray irradiation. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 824, article number 012072. doi: 10.1088/1755-1315/824/1/012072.
[21] Novitasari, D., Iswahyudi, I., & Sukma, K.P.W. (2021). Response of Ipb 3s rice plant to bokashi fertiliser in wetland of Sumedangan village. Journal of Precision Agriculture, 5(1), 13-23. doi: 10.35760/jpp.2021.v5i1.3228.
[22] Oktavianus, G., Hanafiah, D.S., & Bayu, E.S. (2019). View of observations of genetic parameters of soybean [Glycine max (L.) Merril] M4 generation under optimum conditions and drought stress. Journal of Tropical Agriculture, 6(1), 123-128. doi: 10.32734/jpt.v6i1.3049.
[23] Ozturk, M, Unal, B.T., Gracia-Caparros, P., Khursheed, A., Gul, A., & Hasanuzzaman, M. (2020). Osmoregulation and its actions during the drought stress in plants. Physiologia Plantarum, 172(2), 1321-1335. doi: 10.1111/ ppl.13297.
[24] Patmi, Y.S., Pitoyo, A., Solichatun, & Sutarno. (2020). Effect of drought stress on morphological, anatomical, and physiological characteristics of Cempo Ireng Cultivar Mutant Rice (Oryza sativa L.) strain 51 irradiated by gamma-ray. Journal of Physics: Conference Series, 1436, article number 012015. doi: 10.1088/17426596/1436/1/012015.
[25] Rahim, M.A., Umar, M., Habib, A., Imran, M., Khalid, W., Lima, C.M.G., Shoukat, A., Itrat, N., Nazir, A., Ejaz, A., Zafar, A., & Awuchi. C.G. (2022). Photochemistry, functional properties, food applications, and health propective of black rice. Journal of Chemistry, 2022, article number 2755084. doi: 10.1155/2022/2755084.
[26] Riviello-Flores, M.S.L.L., Cadena-Iniguez, J., Ruiz-Posadas, L.D.M., Arevalo-Galarza, M.D.L., Castillo-Juarez, I., Hernandez, M.S., & Castillo-Martinez, C.R. (2022). Use of gamma radiation for the genetic improvement of underutilized plant varieties. Plants, 11(9), article number 1161. doi: 10.3390/plants11091161.
[27] Shabani, M., Alemzadeh, A., Nakhoda, B., Razi, H., Houshmandpanah, Z., & Hildebrand, D. (2022). Optimized gamma radiation produces physiological and morphological changes that improve seed yield in wheat. Physiology and Molecular Biology of Plants, 28, 1571-1586. doi: 10.1007/s12298-022-01225-0.
[28] Syafi’ie, M.M., & Damanhuri, D. (2018). Preliminary yield test of mutant (M7) of red rice (Oryza nivara L.) in rainy season. Journal of Crop Production, 6(6), 1028-1033. doi: 10.21776/743.
[29] Wang, L., Ma, R., Yin, Y., & Jiao, Z. (2022). Physio-biochemical and transcriptional responses to heat stress in seedlings following carbon ion beam irradiation of Arabidopsis seeds. Journal of Growth Regulation, 41, 32433254. doi: 10.1007/s00344-021-10509-w.
[30] Zaib, M., Zeeshan, A., Akram, H., Amjad, W., Aslam, S., & Qasim, S. (2023). Impact of climate change on crop physiology and adaptation strategies: A review. International Research Journal of Education and Technology, 5(8), 15-36.